gprMax电磁波正演模拟方法
文章首发于:https://blog.zhaoxuan.site/archives/37.html;
第一时间获取最新文章请关注博客个人站:https://blog.zhaoxuan.site。
目录
1. 电磁波信号的正演和反演
正演是使用模拟软件构建地下目标的属性,并通过数值计算的方式模拟其空间的电场属性;反演是指根据电磁探测方法获得的数据来估计地下目标的属性,所估计属性通常包括几何参数(位置、形状和尺寸)和物理特性(材料、水含量和空隙等)。
2. 使用gprMax进行正演模拟的方法
2.1 编写模型A-Scan构建文件
gprMax通过编写后缀为.in的输入文件来构建地下目标物。
首先以官方文档的圆柱体模型为例进行讲解,在“./gprMax/user_models“中可以找到官方提供的示例文件”cylinder_Ascan_2D.in“。为了方便讲解,本文中例子调整了配置项的排列顺序。
#title: A-scan from a metal cylinder buried in a dielectric half-space
#box: 0 0 0 0.240 0.170 0.002 half_space
#cylinder: 0.120 0.080 0 0.120 0.080 0.002 0.010 pec
#dx_dy_dz: 0.002 0.002 0.002
#domain: 0.240 0.210 0.002
#time_window: 3e-9
#material: 6 0 1 0 half_space
#waveform: ricker 1 1.5e9 my_ricker
#hertzian_dipole: z 0.100 0.170 0 my_ricker
#rx: 0.140 0.170 0
#geometry_view: 0 0 0 0.240 0.210 0.002 0.002 0.002 0.002 cylinder_half_space n
(1)给模型起个名咂!
“title”配置项为模型名字,不多赘述。
#title: A-scan from a metal cylinder buried in a dielectric half-space
(2)设定地下目标物参数
"box"配置项对应范围见示意图中“Half Space”部分。
"cylinder"配置项对应范围见示意图中“Metal cylinder”部分。
#box: 0 0 0 0.240 0.170 0.002 half_space
#cylinder: 0.120 0.080 0 0.120 0.080 0.002 0.010 pec
(2)确定网格大小
根据官方文档参数,将网格大小设置为0.002米。
#dx_dy_dz: 0.002 0.002 0.002
(3)设置扫描移动范围和时窗大小
"domain"配置项表示雷达扫描时的移动范围,范围的大小包括额外的加上10个单元的PML吸收边界条件(默认值情况下),可在示意图中看到“Domain boundary”和“PML region”部分的更直观的表示。“time_window”配置项设置为3ns。
#domain: 0.240 0.210 0.002
#time_window: 3e-9
(4)设定材料的构成参数
本例中涉及三种材料:空气、介电半空间、金属圆柱体,其中空气和金属圆柱体的参数已经在gprMax中内置了,因此,只需要指定介电半空间(Half_space)部分的参数设置,"material"参数的6 0 1 0分别对应相对介电常数、电导率为、相对磁化率和零电导率。
#material: 6 0 1 0 half_space
(5)设定源类型和激励频率
#waveform: ricker 1 1.5e9 my_ricker
2.2 根据模型构建进行运算,生成输出文件"cylinder_Ascan_2D.out"
进入gprMax的Python环境中,使用以下命令根据2.1节中的模型A-Scan构建文件生成相应输出文件"cylinder_Ascan_2D.out"。
(gprMax)$ python -m gprMax user_models/cylinder_Ascan_2D.in
2.3 将输出结果可视化为A-Scan图像
使用以下命令将2.2节中的输出数据可视化为A-Scan图像。
(gprMax)$ python -m tools.plot_Ascan user_models/cylinder_Ascan_2D.out
2.4 编写模型B-Scan构建文件
相对于本文2.1节中模型A-Scan构建文件,模型B-Scan构建文件增加了“src_steps”和“rx_steps”两个配置项。“src_steps”配置项指定模型构建运算时信号源的移动步长,“rx_steps”配置项配置项指定模型构建运算时接收器的移动步长。
#title: B-scan from a metal cylinder buried in a dielectric half-space
#domain: 0.240 0.210 0.002
#dx_dy_dz: 0.002 0.002 0.002
#time_window: 3e-9
#material: 6 0 1 0 half_space
#waveform: ricker 1 1.5e9 my_ricker
#hertzian_dipole: z 0.040 0.170 0 my_ricker
#rx: 0.080 0.170 0
#src_steps: 0.002 0 0
#rx_steps: 0.002 0 0
#box: 0 0 0 0.240 0.170 0.002 half_space
#cylinder: 0.120 0.080 0 0.120 0.080 0.002 0.010 pec
2.5 根据模型构建进行运算,生成输出文件"cylinder_Bscan_2D.out"
进入gprMax的Python环境中,使用以下命令根据2.4节中的模型B-Scan构建文件生成相应输出文件"cylinder_Bscan_2D.out"。
(gprMax)$ python -m tools.outputfiles_merge user_models/cylinder_Bscan_2D
2.6 将输出结果可视化为B-Scan图像
使用以下命令将2.5节中的输出数据可视化为B-Scan图像。
(gprMax)$ python -m tools.plot_Bscan user_models/cylinder_Bscan_2D_merged.out Ez
3. 总结
本文讲解了使用gprMax进行探地雷达电磁波信号的正演模拟方法,并用官方文档所提供的示例进行了A-Scan图像和B-Scan图像生成过程演示,所模拟电磁场传播如下动图所示。
模拟电磁场传播示意图
Reference
gprMax User Guide — gprMax User Guide
gprMax电磁波正演模拟方法的更多相关文章
- ArcGIS中实现指定面积蜂窝(正六边形)方法
本篇博文为博主(whgiser)原创,转载请注明. 空间聚集研究中,地理尺度大多数都是基于格网构建的,只需fishnet下就行了.也常有使用社区.交通小区(TZ)作为研究单元的.直到发现蜂窝网络做出的 ...
- UR机械臂运动学正逆解方法
最近几个月因为工作接触到了机械臂的项目,突然对机械臂运动方法产生了兴趣,也就是如何控制机械臂的位置和姿态.借用一张网上的图片,应该是ur5的尺寸.我用到的是ur3机械臂,除了尺寸不一样,各关节结构和初 ...
- jmockito模拟方法中参数如何指定
在做单元测试的时候,经常会遇到mock类的方法的情景.在写单测过程中,遇到一些问题,比较困惑,便做了一些测试,并得出一个结论: 在mock类的方法时,当符合 (mock参数).equals(实际调用过 ...
- 用OxyPlot在WPF中演示正演磁异常的变化规律
为了在展示实验成果时动态演示理论球体磁异常随其埋深.磁化倾角的变化规律,我用WPF写了一个小程序来作演示. MatLab计算磁异常数据 首先是计算理论球体磁异常数据,在Matlab中可以很方便地计算. ...
- 圆锥体完全均衡下重力异常正演 [MATLAB]
在完全均衡的模型下,若地表有一圆锥体(山峰等),计算跨越山顶的截面上所得到的各种重力异常. 地壳密度 $kg\cdot m^{-3}$ 上地幔密度 $g\cdot cm^{-3}$ 地表地形圆锥体半径 ...
- VB模拟键盘输入的N种方法
VB模拟键盘输入的N种方法http://bbs.csdn.net/topics/90509805hd378发表于: 2006-12-24 14:35:39用VB模拟键盘事件的N种方法 键盘是我们使用计 ...
- VS2012 Unit Test(Void, Action, Func) —— 对无返回值、使用Action或Func作为参数、多重载的方法进行单元测试
[提示] 1. 阅读文本前希望您具备如下知识:了解单元测试,了解Dynamic,熟悉泛型(协变与逆变)和Lambda,熟悉.NET Framework提供的 Action与Func委托.2.如果您对单 ...
- 对无返回值、使用Action或Func作为参数、多重载的方法进行单元测试
VS2012 Unit Test(Void, Action, Func) —— 对无返回值.使用Action或Func作为参数.多重载的方法进行单元测试 [提示] 1. 阅读文本前希望您具备如下知识: ...
- Monte Carlo Method(蒙特·卡罗方法)
0-故事: 蒙特卡罗方法是计算模拟的基础,其名字来源于世界著名的赌城——摩纳哥的蒙特卡罗. 蒙特卡罗一词来源于意大利语,是为了纪念王子摩纳哥查理三世.蒙特卡罗(MonteCarlo)虽然是个赌城,但很 ...
- TCP通信实现对接硬件发送与接收十六进制数据 & int与byte的转换原理 & java中正负数的表示
今天收到的一份需求任务是对接硬件,TCP通信,并给出通信端口与数据包格式,如下: 1.首先编写了一个简单的十六进制转byte[]数组与byte[]转换16进制字符串的两个方法,如下: /** * 将十 ...
随机推荐
- .NET分布式Orleans - 6 - 事件溯源
基本概念 事件溯源(Event Sourcing)是一种设计模式,它记录并存储了应用程序状态变化的所有事件. 其核心思想是将系统中的每次状态变化都视为一个事件,并将这些事件以时间顺序的方式持久化存储. ...
- Games101:作业6
说明 本次作业主要实现对上一次作业代码的重构以及使用BVH加速求交的交点判断和递归调用 代码框架的修改 有影响的改动就是框架中定义了两个结构体一个是光线ray,一个是交点Intersection 交点 ...
- 04 jQuery遍历器
04 jQuery遍历器 如果jQuery一次性选择了很多元素节点. 而我们又希望能拿到每一个元素中的相关信息. 此时可以考虑用jQuery的遍历器来完成对元素的循环遍历. 例如: <!DOCT ...
- 2020.02.05【NOIP提高组】模拟A 组
[toc] CF293B Distinct Paths=JZOJ 4012 CF261E Maxim and Calculator=JZOJ 4010 JZOJ 2292 PPMM 题目 满足队列出入 ...
- #前缀和,后缀和#洛谷 4280 [AHOI2008]逆序对
题目传送门 分析 首先填的数字单调不降,感性理解 那可以维护\([a_1\sim a_{i-1}]\)的\(cnt\)后缀和以及 \([a_{i+1}\sim a_n]\)的\(cnt\)前缀和,那可 ...
- Lustre架构介绍的阅读笔记-NFS兼容性
本文是在阅读Introduction to Lustre* Architecture的Traditional Network File Systems vs Lustre时的笔记. Lustre is ...
- 深入了解 Java 方法和参数的使用方法
Java 方法 简介 方法是一块仅在调用时运行的代码.您可以将数据(称为参数)传递到方法中.方法用于执行特定的操作,它们也被称为函数. 使用方法的原因 重用代码:定义一次代码,多次使用. 提高代码的结 ...
- 5 个编写高效 Makefile 文件的最佳实践
在软件开发过程中,Makefile是一个非常重要的工具,它可以帮助我们自动化构建.编译.测试和部署.然而,编写高效的Makefile文件并不是一件容易的事情.在本文中,我们将讨论如何编写高效的Make ...
- C# 属性概述
属性概述 属性允许类公开获取和设置值的公共方法,而隐藏实现或验证代码. get 属性访问器用于返回属性值,而 set 属性访问器用于分配新值. 这些访问器可以具有不同的访问级别. 有关详细信息,请参阅 ...
- mybatis plugin源码解析
概述 Plugin,意为插件,是mybatis为开发者提供的,对方法进行自定义编程的手段.其中用到了动态代理.反射方法,通过指定需要增强的对象与方法,进行程序编写. 核心类 主要涉及几个核心类:Int ...